微量元素在地质中的应用

《微量元素在地质中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、微量元素在地质中的应用 一、基本概念 微量元素(minor elements)依不同学者给出了不同的定义。盖斯特(Gast, 1968)定义微量元素“不作作系内任何相主要组份存的非化学计量的分散元素”。 按此定义，微量元素是相对的，在一个体系中为微量元素，而在另一个体系中可能为常量元素。比如，K、Na在超基性岩中可做微量元素。在长石类岩石中不能做微量元素。Zr在锆英石中不是微量元素，但在长石中都是微量元素。Fe一般情况下不是微量元素，但闪锌矿中Fe都是微量元素。所以根据含量来划分微量元素是不准确的。所以有人从热力学角度来定义

2、微量元素：在研究的对象中元素的其含量低到可可近似地用稀溶液定律来描述其行为，则该元素可称为微量元素。 一般的，将地壳中除O、Si、Al、Fe、Ca、Mg、Na、K、Ti 等9种元素（它们的总重量丰度占99％左右）以外的其它元素统称为微量元素，它们在岩石或矿物中的含量一般在1％或0.1％以下，含量单位常以10-6或10-9表示。 二、微量元素地球化学指示剂 1.大离子亲石元素的指示意义 1.1 指示岩浆演化过程 大离子半径亲石元素主要指的是Ba、Rb、Sr、Ca和K。由于Sr的性质与此同时Ca相似，当它的为+2价阳离子时，其离

3、子半径分别为1.17Å和1.0Å。在岩浆演化过程中，Sr长石—熔体间的分配系数大，也就是说Sr2+易进入含Ca2+矿物中，因此在中酸性岩浆演化过程中，Sr一般也随Ca的减少而贫化。但是，Sr2+的半径比Ca2+略大，按类质同象规律，Ca2+、Sr2+优先进入晶格中，所以Sr2+贫化较慢，随着岩浆分异作用的进行，Sr/Ca值逐渐增加。这就决定了残余岩浆最后结晶的斜长石。具有最高的Sr/Ca值和最低的Ca含量。因此，利用Sr/Ca比值可判断岩浆的演化分异程度。 综合Rb、Sr地球化学行为一般认为Rb/Sr比值是岩浆演化过最明显的

4、指示剂，岩浆分异程度愈好，Rb/Sr比值愈大。 1.2 指示构造部位 大离子半径亲石元素除了指示岩浆的演化分异以外，还可用来区分同大地构造部的岩石类型(表1-1)。 表1-1  不同构造环境火山岩某些微量元素的参数 Rb(PPm)Sr(PPm)Ba(PPm)K/Rb Rb/Sr岛弧拉斑玄武岩3-10100-20050-15010000.01-0.05岛弧钙碱性岩系30380 270400-5000.05-0.10大洋拉斑玄武岩0.2-5.070-1506-3010000.02 从表中可见岛弧拉斑玄武岩的Rb和Sr丰度比大洋拉

5、斑玄武岩的要高，但Rb/Sr和K/Rb比值却近似。 1.3 指示地壳厚度 利用Rb/Sr比值还可确定地壳的厚度，K、C、Condie研究表明与消之带有关的的年轻火山岩中的Rb、Sr的分布对地壳厚度很灵敏，利用环太平消带年轻火山岩中Rb-Sr的变化曲线与可靠的地壳厚度资料，绘制了Rb-Sr地壳厚度。 2. 放射性生热元素指示地壳生成热 放射性元素在地质作用过程中自然地放出射线，即能量，或热从而使地球具有很丰富的热能，甚至有人认为地球中的高温主要是由放射性元素衰变过程而引起。 放射性元素含量还可用来估算岩石释放的放射性蜕变热，其

6、计算公式为： A=ρ×10(-2)×(3.48K+2.56Th+9.52U）式中：A为生成热；ρ为岩石密度，单位为g/cm3，利用公式计算的各类岩石的生成热。 根据这类元素随深度递减的规律，Haack计算得到了大陆地壳中这些元素的浓度，K为2.09%，Th为443PPm，U为0.66PPm，利用计算了地球平均生成热为0.69UW/m3。 3. 过渡元素的指示意义 过渡族元素是地质作用中最有意义的元素。这些元素最大共同特点是离子半径相差不大。且价态多为+2价和+3价。因此，其地球化学性质也有相似性。一般情况下，过渡族元素多是相

7、容元素，在分离结晶时，优先进入结晶相，所以分离结晶作用的定量模型计算中，常用这些元素的数据。与之相反，亲石元素为不相容元素，在部分熔融过程中易进入熔体，所以常用亲石元素进行部分熔融作用的定量模型计算。为此，常用一个过渡元素与一个亲石元素对来研究岩浆的形成和演化特征。 值得指出的是过渡族元素由于具有不同的地球化学亲和性或价态，从而在不同的地质环境，它们之间显示了不同的相关性。 4. 非活动性元素的指示意义 Nb、Ta、Zr、Hf等其活动性较小。它们之间常可发生类质同象交换。 Nb和Ta地球化学性质非常相近，所以在地质作用中，密

8、切伴生，但二者在地球化学性质上略有差，从而Nb/Ta比值可作为形成条件的指示剂，超基性岩Nb/Ta约为16左右，花岗岩约为4.8，花岗岩中Na、Ta的地球化学行为取决于岩浆中Ti和Ca浓度。若浆岩中富Ca，则Nb、Ta分散于含钙矿物，特别是含钙的钛矿物如榍石，褐帘石和钙钛矿等矿物中。 利用